gövdesi boşluklu kompozit i kirişlerin yangın …Ÿler: ub 610x305x179, 356x171x57, ......

Gövdesi Boşluklu Kompozit I-Kirişlerin Yangın Karşısındaki

Davranışları Üzerine Yapılan Deneysel Çalışmalar

Pınar SUNAR BÜKÜLMEZ Yapı Bilimleri Doktora Programı, İ.T.Ü.

Tel: (212) 381 5545 E-Posta: [email protected]

Oğuz Cem ÇELİK

Prof. Dr., Yapı ve Deprem Mühendisliği Çalışma Grubu, İ.T.Ü Mimarlık Fakültesi Tel: (212) 293 13 00/2293

E-Posta: [email protected]

Öz Büyük açıklıklar geçebilen, mimari ve davranış olarak diğer boşluklu kirişlere göre daha üstün olan dairesel gövde boşluklu kirişlerin uygun yapısal özelliklerine karşın yüksek sıcaklıklarda mekanik özelliklerinde önemli ölçüde azalmalar olduğu bilinmektedir. Bu tür kirişlerin yangın karşısındaki davranışlarının tam olarak bilinmemesi, alınacak pasif ve aktif önlemlerin bazen gereğinden fazla bazen de yetersiz olmasına yol açmaktadır. Yüksek sıcaklıklara karşı yalıtım malzemeleri (örneğin; kabaran kaplamalar, boyalar, alçı kaplama, v.b.) ile korumanın, bina maliyetlerinde % 30 ̴ 35 civarlarında artışa neden olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle, konunun ekonomik yönü de önem kazanmaktadır. Çelik-betonarme kompozit döşeme-kiriş sistemlerinin yüksek sıcaklıklardaki davranışları üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Çalışmalar tam ölçekli deney düzeneği, portatif deney düzenekleri ve tekil eleman deneyleri olmak üzere farklı ölçeklerde olmalarının yanısıra, döşeme kirişlerinin gövdelerinin dolu ve boşluklu olarak seçilmesine bağlı olarak farklılıklar göstermektedir. Bu çalışmada, yangın korumalı ve korumasız gövdesi boşluklu çelik-betonarme I- kirişlerin yangın etkisi altındaki davranışları üzerine günümüze kadar gerçekleştirilen özellikle deneysel çalışmalar değerlendirilecek, bu çalışmalar üzerinden gövdesi boşluklu kirişlerin yangın performanslarının tahminine yönelik olarak geliştirilen bir deney modeli sunulacaktır. Geliştirilen bu model, çalışmanın bundan sonraki aşamalarında bu tür kirişlerin deneysel olarak incelenmesinde kullanılacak deney sistemi olacaktır. Anahtar sözcükler: Gövdesi boşluklu kompozit I- kirişler, Betonarme döşeme, Yangın, Yalıtım

27

6. ÇELİK YAPILAR SEMPOZYUMU

1. Giriş Çelik-betonarme kompozit döşeme-kiriş sistemleri sağladıkları yapısal üstünlüklerin yanısıra yalın kirişlere göre yangın dayanımını arttırdığından dolayı da özellikle yüksek yapılarda tercih edilmektedir. Çelik kirişlerin üzerine yerleştirilen profillendirilmiş çelik sacın içine beton dökülmekte, sistemin kompozitliği başlıklı kayma bağlantılarının (stud, saplam) kirişin üst başlığına kaynaklanması ile sağlanmaktadır. Çok katlı çelik iskeletli yapılarda gövdesi boşluklu çelik- betonarme kompozit I-kirişler, kesit geometrisinin değişkenliğinden sağlanan esneklik (daire çapları, daire boşlukları arasındaki uzaklık, son yükseklik) ve ekonomik üstünlükleri nedeni ile sıkça kullanılmaktadır. Gövdesi boşluklu kirişler, dolu gövdeli kirişe göre yerel koşullara bağlı olarak % 30 ̴ %40 oranlarında yapı maliyetini azaltabilmekte, kiriş ağırlığını sabit tutarak gövde yüksekliğinin arttırılmasına olanak vermekte ve servis/ donanım boşlukları oluşturarak tesisat geçişini sağlamaktadır (Singer, 2005). Gövdesi boşluklu kirişlerin yangın etkisi altında davranışlarının incelenmesine yönelik geçmişten günümüze kadar yürütülmüş olan deneyler incelendiğinde bu tip kirişlerde yapılan yangın korumalı ve korumasız çalışmaların azlığı özellikle dikkat çekmektedir. Bu nedenle bu çalışmada, yüksek sıcaklıklarda ve farklı yalıtım durumundaki gövdesi boşluklu kirişlerin yangın etkisi altındaki davranışlarının tahminine yönelik bir deney modeli geliştirilmiştir. 2. Gövdesi Boşluklu Çelik-Betonarme Kompozit I-Kirişlerin Yüksek Sıcaklıklardaki Davranışları Literatür çalışması sonucunda elde edilen verilere bağlı olarak gövdesi boşluklu kirişlerde deneyler sırasında meydana gelmesi beklenen göçme modları; gövde burkulması, sekonder (ikincil) eğilmelerin yolaçtığı Vierendeel göçmesi, eğilme, kirişin gövde kaynak bölgelerinde ve boşluk üstü ve altı T- kesit elemanlarında meydana gelen yırtılmalar, yanal burulmalı burkulma olarak sıralanmaktadır. Gövde burkulması, gövdesi boşluklu kirişlerde en sık görülen göçme modu olarak tanımlanmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda ve yük altındaki kirişin gövde boşlukları arasında kalan bölgelerde düşey kesme kuvvetlerine bağlı olarak düzlem dışına doğru burkulmalar meydana gelmektedir (Şekil.1.). Burkulma gövdenin kalınlığına, açıklık oranına ve boşluk çapına bağlı olarak değişiklik göstermektedir (Lawson, Hick, 2011).

(a) (b) Şekil.1. (a)Gövde burkulması, (b)Vierendeel göçme biçimi (Najdai, et. al., 2007)

28


Gövde boşluklarının üst ve alt T- bölgelerinde plastik mafsal oluşumları ile Vierendeel göçme mekanizması olasıdır. Kesme kuvvetlerinin gövde boşlukları boyunca aktarılması T-bölgelerinde sekonder momentlerin oluşumuna neden olmaktadır. Sekonder momentler, eğilme momentleri ve kirişte eğilmeler sonucu meydana gelen eksenel kuvvetler ile birlikte gövde boşluklarının üst ve alt T-bölgelerinde plastik mafsal oluşumlarını tetiklemektedir (Şekil.1.) (Simms, 2007). Gövdesi boşluklu kirişlerde eğilme, kritik göçme modlarından biri olarak kabul edilmemektedir. Kirişlerin eğilme kapasitesi gövde boşluklarının merkezinden hesaplanmakta olup kiriş enkesit özelliklerine bağlıdır. Kompozit kirişlerin alt T-bölgesinde oluşan çekme etkileri ve üstte betonda meydana gelen basınç etkisine bağlı olarak büyük gövde boşluklarına sahip kirişler eğilmeye karşı daha dayanıklı olmaktadır (Simms, 2007). Gövdesi boşluklu kirişlerde gövdenin kaynak noktalarında ve kirişin üst ve alt T- kesit elemanlarında yüksek sıcaklıklarda yırtılmalar meydana gelebilmektedir. Gövde kalınlığının az olması ya da gövdede dairesel boşluklar arasında kalan kaynak uzunluğunun kısa olmasına bağlı olarak yüksek sıcaklıklarda yatay kesme kuvvetleri akma dayanımını aştığı durumlarda bu noktalarda yırtılmalar gözlenmiştir. 2013’de dört tam ölçekli deney, farklı dairesel geometrilere sahip simetrik ve asimetrik boşluklu kompozit kirişlerin yüksek sıcaklıklarda yapılan deneylerinde asimetrik kirişlerden üst gövde ve alt gövde kalınlık oranın fazla olduğu kirişte yüksek sıcaklıklarda yatay kesme kuvvetlerinin etkisiyle boşluk üstü ve altı T-kesit elemanlarında yırtılmalar oluştuğu görülmüştür (Bihina, et. al., 2013) (Şekil.2.).

(a) (b)

Şekil.2. Göçme modları (a) Gövdenin kaynak noktalarında, (b) Boşluk üstü ve altı T-Enkesitli elemanlarında yırtılmalar (Bihina, et.al., 2013)

Yanal burulmalı burkulma, kiriş kesitinin hem dönmesi hem de yanal deplasman yapması olarak açıklanmaktadır. Kompozit olmayan kirişlerde, üst başlıkta betonarme döşemeden kaynaklanan basınç olmadığından, bu göçme modu kompozit kirişlere göre daha fazla gerçekleşmektedir. Yüksek sıcaklıklarda sıcaklık artışına bağlı olarak elastisite modülünün akma dayanımından daha hızlı bir düşüş göstermesi ve bunun sonucunda gerilme ve birim şekildeğiştirme ilişkisinin değişimine bağlı olarak bu tür bir davranış gözlenebilmektedir. Sıcaklık arttıkça, kirişin narinlik oranı azaldıkça dönme kapasitesinde artış gözlenmektedir. Bunun sonucu olarak, her iki mesnet noktasından tutulu olan kirişlerde yanal mesnetler dönme kapasitesini arttırmaktadır. Yanal burulmalı burkulma narin

29


kirişlerde özellikle 600 C°’nin üzerine çıkıldığında gözlenmekte ve burkulmayı etkileyen faktörler yükün tipi ve yerleşimi, enkesit geometrisi, mesnet ve malzeme özellikleri olarak sıralanmaktadır (Kankanamge, 2010). 3. Gövdesi Boşluklu Çelik-Betonarme Kompozit I-Kirişler ile İlgili Gerçekleştirilen Yangın Deneyleri Çelik-betonarme kompozit yapıların yangın karşısındaki davranışlarının deneysel olarak incelenmesi 1980’lerin başında Amerika’da başlamış olup bunu izleyen on yıl içerisinde Avusturya (BHP William ve Collins Street), Almanya (Stuttgart- Vaihingen) ve İngiltere’de yapılan yoğun deneyler takip etmiştir. 2001’de Amerika’da meydana gelen WTC ikiz binalardaki göçmeler sonrasında çelik yapıların yüksek sıcaklıklar karşısındaki yapısal davranışlarının incelenmesi daha da önem kazanmış, bu kapsamda özellikle Amerika ve Avrupa’da yapılan deneyler artmıştır. Çelik kompozit döşeme sistemlerinin yüksek sıcaklıklardaki davranışları üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Çalışmalar tam ölçekli deney düzeneği, portatif deney düzenekleri ve tekil eleman deneyleri olmak üzere farklı ölçeklerde olmalarının yanısıra, döşeme kirişlerinin dolu ve boşluklu olarak seçilmesine bağlı olarak farklılıklar göstermektedir (Tablo.1.).

Tablo.1. Çelik- kompozit döşeme sistemleri üzerine yapılan çalışmalar

Tarih Çalışmanın Adı Sıcaklık Yerdeğiştirmeler Korumalı Korumasız

1 2006Experimental Behaviour of a Steel Structure under

Natural Fire+ + +

2 2007Performance of Cellular Composite Floor Beams at Elevated Temperatures

+ + +

3 2012

Behaviour of Protected Cellular Beams Having

Different Openings Shapes in Fire Conditions

+ + + +

4 2013Behaviour of Composite Steel-Concrete Cellular

Beams in Fire+ + +

Tam ölçekli,Portatif çerçeve test düzeneği

4,5 mUniversity of

Ulster ve Arcelor Profil; Nadjai, et.al.

Kirişler: UB 406X140X39

UB 457X152X52 Döşeme: 15 cm t

Kirişler: IPE 365,IPE

450,S:355,S 500 Döşeme:12 cm t

6 m

Tam Ölçekli, Tekil eleman Portatif test

düzeneği4,5 m

University of Ulster; Sanghoon,

et.al.

Kirişler: UB 610X305X179, 356X171X57, 457X191X74

Döşeme: 15 cm t

Kirişler: UB 356x171x51

UB 305x165x40 Döşeme: 13 cm t

Tam ölçekli,Portatif çerçeve test düzeneği

8.8 m

University of Clermont, CTICM,

France; Bihina, et.al.

Tam Ölçekli

Czech Technical University, University Coimbra;

Wald,et.al.

Araştırma Programı/ Yazarlar

Kolon-Kiriş Boyutları

Eleman

Ölçek Kiriş AçıklığıGövdesi Boşluklu K.

Kirişler

Ölçümler

Parametreler

İngiltere’de 1995-1996 yılları arasında Cardington araştırma programı kapsamında, tam ölçekli, sekiz katlı çelik taşıyıcı sistemli beton kompozit döşemeli bir yapıda gerçekleştirilen altı deney yapılmıştır. Bu deney ile yüksek sıcaklıklarda çelik kirişlerde meydana gelen göçme modları, alt başlıklarda burkulmalar, ısıl eğilmeler ve döşemede meydana gelen ikincil yük taşıma (membran etkisi) durumu incelenmiştir. İlk kez standart küçük ölçekli fırın deneylerinden sonra yapılan tam ölçekli gerçek bir deney olması nedeni ile literatürde önemli bir yere sahip olup çelik yapılarda yürütülen deneylerin öncüsü olarak kabul edilmektedir. Sanghoon, et al. (2012) korumalı ve korumasız farklı boşluk boyutları olan boşluklu kirişlerin yüksek sıcaklıklardaki davranışlarını incelenmişlerdir. Üç adet tam ölçekli deney düzeneği oluşturularak deney, korumalı ve korumasız 4,5 m açıklık geçen üç farklı geometriye sahip kiriş üzerinde gerçekleştirilmiştir. Kirişler tek ve iki noktadan yüklenmiştir.

30


Deneyden elde edilen maksimum sıcaklıklar kirişlerin alt gövde bölgelerinde, en düşük sıcaklıklar ise betonarme döşemeden dolayı üst başlıklarda gözlenmiştir. Kirişlerde izlenen göçme durumları gövde burkulması ve Vierendeel göçme biçimi şeklinde izlenmiştir (Şekil.3.).

(a) (b)

Şekil.3. Göçme durumları: (a) Vierendeel göçme biçimi (b) Gövde burkulması (Sanghoon, et al., 2012)

Bihina, et. al., 2013 gerçekleştirdikleri deneysel çalışmada dört tam ölçekli, farklı dairesel geometrilere sahip simetrik ve asimetrik kompozit boşluklu kirişlerin yüksek sıcaklıklardaki davranışlarını incelemeyi amaçlamışlardır. Deneyde yükleme iki noktadan yapılmıştır. Maksimum yerdeğiştirmeler standart yangın deneylerinde belirtilen L/20 ya da L/30 değerlerinin arasında kalmıştır. Kirişlerde göçme, gövde burkulması olarak mesnet noktalarına yakın bölgelerde gözlenmiştir. Kirişte göçme modu gövde burkulması ve eğilme olarak saptanmıştır (Şekil.4.).

(a) (b) (c)

Şekil.4. Kirişlerin göçme durumları: (a,b,c) Gövde burkulması ve Vierendeel göçme biçimi (Bihina, et.al., 2013)

Wald, et. al., 2006 doğal bir yangın altında çelik- betonarme kompozit bir yapının ana kirişlerinden biri, kolonları ve birleşim detayları yalıtımlı iken yapısal davranışlarını incelemişlerdir. Deney sonucunda sıcaklık ve yerdeğiştirmelerin artışına bağlı olarak kiriş alt başlıklarında burkulmalar meydana gelmiştir. Yüksek sıcaklıkta ana kirişte gözlenen plastik şekildeğiştirme davranışı, kiriş gövde kesitinde yangın korunumlu ve korunumsuz bölge arasında gerçekleşmiştir (Şekil.5.).

31


(a) (b)

Şekil.5. Kirişte meydana gelen plastik şekildeğiştirmeler (Wald, et al., 2006) (a) Yalıtımlı ve yalıtımsız bölgelerin geçiş noktasında alt başlıkta ve gövdede

burkulma (b) Düğüm noktasına yakın bölgede alt başlıkta burkulma 4. Çelik- Betonarme Kompozit Kirişlerde Yangın Yalıtımı Gövdesi boşluklu kompozit kirişlerde sıcaklık dağılımları incelendiğinde, kompozit kirişlerde üst başlığın döşeme tarafından korunmasından dolayı alt başlığa göre sıcaklık artışı çok daha yavaş olmaktadır.Yangın sırasında gövdesi boşluklu çelik kirişlerde sıcaklık artışı kesit faktörüne (A/V) ya da (Hp/A’ya) bağlı olarak değişmektedir. Burada; A yangına maruz kalan yüzey alanı, V hacim, Hp yangına maruz kalan yüzey uzunluğu’dur. Kesit faktörü, kirişin yangına maruz kalan yüzey uzunluğunun kesit alanına olan oranı olarak ifade edilmektedir. A/V oranı büyüdükçe çelik profilin içindeki sıcaklık hızlı bir artış göstermekte ve dayanım kaybı daha kısa bir sürede gerçekleşmektedir.

Şekil.6. Üç taraftan ısıya maruz kalan kompozit çelik kirişin kesit faktör değerinin (A/V’nin) hesaplaması (Haller, Cajot, 2006)

Çelik taşıyıcıların yangına karşı yalıtılmasında püskürtme (vermikülit-magnezyum mikası ya da mineral fiber esaslı malzemeler), plakalar ile kaplama, kutuya alma, beton-tuğla ile blok koruma yöntemlerinin yanısıra günümüzde kabaran kaplamalar (intumescent) sıkça kullanılmaktadır. Kabaran kaplamalar 30, 60, 90 ve 120 dakikaya kadar yangın dayanımı sağlayabilmektedir. Çeliğin dış yüzüne ince bir tabaka halinde uygulanan kaplama ısı ve alev etkisi ile genleşerek özgün kalınlığının 50 katına kadar ulaşabilmekte ve çelik malzeme yüzeyinde kömürleşmiş bir yalıtım katmanı oluşturabilmektedir (Li, et. al., 2012). 5. Geliştirilen Deney Modeli Geliştirilen deney modeli ile kirişlerde yüksek sıcaklıklarda meydana gelecek sıcaklık analizlerinin ve göçme modlarının irdelenmesi ve karşılaştırılması amacıyla yangın

32


koşullarında ve işletme yükleri altında yalıtımlı, yalıtımsız dairesel gövde boşluklu/dolu kompozit I- kirişlerin davranışlarının deneysel incelenmesi amaçlanmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda gövdesi boşluklu çelik kompozit kirişlerde meydana gelen göçme modları olan gövde burkulması, Vierendeel göçme, eğilme, kirişin gövde kaynak bölgelerinde ve boşluk üstü ve altı T-kesitli elemanlarında meydana gelen yırtılmalar ve yanal burulmalı burkulma davranışlarının daha doğru analiz edilmesi hedeflenmiştir. Kirişin yalıtımlı-yalıtımsız, gövdesinin boşluklu ve dolu olması durumlarında, yüksek sıcaklıklardaki davranış farklarının irdelenmesi, kompozit olmasından dolayı yüksek sıcaklıklarda betonarme döşemenin davranışı ve bu davranışın kirişlere olan etkilerinin gözlenmesi de temel amaçlardandır. Bu çalışma kapsamında kullanılacak olan gövdesi boşluklu kompozit I-kirişler yüksek sıcaklıklarda belirtilen göçme modlarının incelenmesine olanak sağlayacak şekilde gerçek ölçülere yakın olarak tasarlanmıştır. Numunelerin akma ve kopma dayanımlarını tam olarak belirleyebilmek ve gerilme-şekildeğiştirme eğrilerini elde edebilmek için 3 adet çelik sacdan ve 12 adet çelik malzeme olmak üzere toplam 15 adet numunenin çekme deneyleri yapılacaktır. Çelik kirişler ve sac için TS EN ISO 6892-1 (Metalik Malzemeler-Çekme Deneyi-Bölüm 1:Ortam Sıcaklığında Deney Metodu) standardına göre çekme numunesi boyutları belirlenmiştir. Yükleme, göçme durumlarının gözlenmesine olanak sağlayacak şekilde belirlenmiştir. Numunelerin tasarımında ölçek faktörü oluşturulmamaya, diğer bir deyişle olabildiğince gerçek boyutlara gidilmeye çalışılmıştır 1 adet dolu gövdeli referans numunesi, 1 adet yalıtımsız gövde boşluklu ve 2 adet numunede yalıtım malzemelerinin kullanılacağı boşluklu gövdeli kompozit kirişler olmak üzere L= 4,665 m açıklık geçen toplam 4 adet kompozit kiriş tasarlanmıştır. Kirişlerin üzerinde 7,8 cm kalınlığında 1m genişliğinde ve C25 kalitesinde beton kullanılarak oluşturulan kompozit döşeme sistemi vardır (Şekil.7.).

(a) (b)

Şekil.7. (a) IPE 140’lık profillerden üretilmiş gövde boşluklu I- kirişin üç boyutlu

görünüşü (b) IPE 140’lık gövde boşluklu kirişin boşluk geometrisi Gövdesi boşluklu kompozit kirişlerde sıcaklık ve buna bağlı yerdeğiştirmeler belirleneceği için bu tip deneylerde olduğu gibi, standart yangın eğrilerinden olan selülozik standart yangın eğrisi (ISO 834) kullanılacaktır. Standart yangın eğrileri birçok yangın deneyinde kullanılmış olup yapı malzemelerinin yangın etkisindeki davranışlarını analiz etmeye yönelik olan yangın eğrileridir. Seçilen yangın fırınında da ISO 834 sıcaklık-zaman eğrisi kullanılabilmektedir.

33


Deneyler sırasında ISO 834’e göre izlenecek sıcaklık-zaman ilişkisi ve grafiği Şekil.8a‘da yer almaktadır. Qg= 20+ 345log (8t+1) bağıntısı ile verilmektedir. Burada, Qg= fırın/kompartman içerisindeki gaz sıcaklığı, t= zaman alınmıştır (ISO 834-1, 2009).

(a) (b)

Şekil.8. (a) ISO 834 Selülozik yangın eğrisi sıcaklık-zaman ilişkisi (b) Deney numunelerinin fırına yerleşimi

Deney senaryosunda yapının çok katlı bir kütüphane yapısı olduğu varsayılarak BS EN1990 standartında kütüphaneler için belirtilen yük miktarı üzerinden toplam sisteme etkiyen yük, 3,032 ton olarak hesaplanmıştır. Laboratuvar ortamında yükleme hidrolik krikolar ile yapılabildiği gibi metal diskler kullanılarak da yapılabilmektedir. Türkiye’de de kullanımı yaygınlaşmaya başlayan yalıtım malzemelerinden kabaran kaplamaların (intumescent) bu proje kapsamında kullanılması planlanmıştır. 2 deney numunesi yalıtımlı olarak test edilecektir. Bu numunelerden ikisi Türkiye’de de kullanımı yeni başlayan ince film kabaran kaplamalar ile 90 dakika yangın dayanımı sağlayacak şekilde yalıtılacaktır. Deney programı Tablo.2.’de yer almaktadır.

Tablo.2. Deney programı ve programda yer alan kompozit kiriş-döşeme sisteminin özellikleri

Deney Programı Numunelerin Özellikleri

Deney No:

Yalıtım Durumu

Yalıtım Malzemesi

Profil

Açıklık (m)

1

Yalıtımsız

-

IPE 140 Dolu

Gövdeli (Referans

Numunesi)

4,665

2

Yalıtımsız

-

IPE 140 Boşluklu Gövde

4,665

3

Yalıtımlı

Kabaran Kaplama

(intumescent)


4,665

4

Yalıtımlı

Kabaran Kaplama

(intumescent)


4,665

34


Deneyler akredite bir laboratuvar olan Efectis Era Avrasya olanaklarıyla gerçekleştirilecektir. Fırının genel bir görünüşü Şekil.8b’de verilmiştir. Numuneler fırının çelik iskeletine mesnetlecek olan HEB 200’lük profillerin üzerine yerleştirilecektir. 1m genişliğinde döşemeye sahip ve S-275-JR çelik kalitesindeki IPE 140’dan üretilen herbir numune HEB 200’lük ikinci destek profillerinden çıkan bayrak levhalarına, kirişlerde oval şeklinde açılan delikler yardımıyla ve yüksek sıcaklıklarda uzamaya izin verecek şekilde bulonlanacak, fırına yatay olarak yerleştirilecektir (Şekil.8b). Deneylerde numunelerden elde edilecek sıcaklık, şekil ve yerdeğiştirme eğrilerine bağlı olarak kirişlerin yalıtımlı/yalıtımsız ve gövdesinin dolu/boşluklu olması durumunda yüksek sıcaklıklar altında gösterecekleri davranış özellikleri karşılaştırılacaktır. Numunelere yerleştirilecek ısıl çiftler, şekildeğiştirme ve yerdeğiştirme ölçerler bu eğrilerin en doğru şekilde elde edilmesini sağlayacaktır. Laboratuvarda fırını izleyecek bir konumda yerleştirilecek kamera ile sıcaklık etkisi ile betonarme döşemede meydana gelecek hasarlar, yangın deney fırını içerisine yerleştirilecek olan iki termal kamera ile yüksek sıcaklıklarda kirişin göstereceği davranışlar zamana bağlı olarak gözlenecek ve kayıt edilecektir. 6. Sonuç Amerika ve Avrupa’da yapılan deneyler incelendiğinde gövdesi boşluklu yangın korumalı ve korumasız durumlardaki kompozit kirişlerin yüksek sıcaklıklardaki davranışlarını inceleyen tam ölçekli deneylerin azlığı dikkat çekmektedir. Bu çalışmada önerilen mevcut deney modeli yangın karşısında çelik kirişlerin davranışlarının işletme yükleri altında detaylı olarak incelenmesine olanak sağlayacağından, çalışma Türkiye’deki yangın mühendisliği uygulamaları açısından önemli görülmektedir. Geliştirilen deney düzeneği ile uluslararası düzeyde halen önemli eksiklerden biri olan tam ölçekli yapısal yangın deneylerine katkı sağlaması ve Türkiye’de ise, bilindiği kadarıyla, ilk kez yapılacak bu çalışma ile eksiklik ve gereksinimlerden biri olan yapısal yangın deneylerinin gerçekleştirilmesi ile deney düzeneklerinin oluşturulmasına katkı sağlaması hedeflenmektedir. Yeni tasarlanacak kompozit yapılarda gövdesi boşluklu kirişlerin tasarım, boyutlandırma, üretim aşamalarında yangına karşı alınacak önlemlerin belirlenmesinde ve geliştirilmesinde bu çalışmanın yol gösterici olması en temel hedeflerdendir. Türkiye’de de kullanımı başlayan yalıtım malzemelerinden ince film kabaran kaplamaların (intumescent) yüksek sıcaklıklardaki performanslarının, gövdesi boşluklu kompozit kirişler üzerinde deneysel olarak değerlendirilmesine olanak sağlayacaktır.

35


7. Kaynaklar Bihina,G., Zhao,B. and Bouchair, A., 2013. “Behaviour of Composite Steel–Concrete Cellular Beams in Fire”, Journal of Engineering Structures, 56, pp. 2217–2228. BS EN 1990, 2002. “Basis of Structural Design”, Britisih Standards, U.K. Haller, M. and Cajot, L.G., 2006. ”Fire Resistance of Steel Structures”, http://www.szs.ch/user_content/editor/files/Downloads_Brandschutz/fire%20resistance%20of%20steel%20structures.pdf, p.15. ISO 834-1, 2009. “Fire-resistance Tests- Elements of Building Construction Part 1: General Requirements”, International Organization for Standardization. Kankanamge, D.N., 2010. “Structural Behaviour and Design of Cold-formed Steel Beams at Elevated Temperatures”, PhD Thesis, QUT, Brisbane, Australia. Lawson, R.M. and Hicks, S.J., 2011. “Design of Composite Beams with Large Web Openings: In Accordance with Eurocodes and the U.K. National Annexes”, Technical Report, SCI P355, Steel Construction Institute. Li, Q.G., Lou, G.B., Zhang, C., Wang, C.Y., 2012. ”Assess the Fire Resistance of Intumescent Coatings by Equivalent Constant Thermal Resistance”, Journal of Fire Technology, 48, pp.529-546. 25. Najdai, A., Vassart, O., Ali, F., Talamona, D., Allam, A. and Hames, M., 2007. “Performance of Cellular Composite Floor Beams at Elevated Temperatures”, Fire Safety Journal, 42, pp.489- 497. Öven, A. ve Parlak, Y., İ., 2003.”Korumasız Çeliğin Yüksek Sıcaklıklarda Performansı”, TMH- Türkiye Mühendislik Haberleri, Sayı 427, s. 79- 86. Sanghoon, H., Petrou, K., Naili, E.L, Nadjai, A. and Ali, F., 2012. “Behaviour of Protected Cellular Beams Having Different Opening Shapes in Fire Conditions”, 7th International Conference on Structures in Fire, Zurich Switzerland. ETH Zurich, pp. 75-83. Simms, W.I., 2007. Guidance on the Use of Intumescent Coatings for the Fire Protection of Beams with Web Openings, Technical Report, RT 1085, Ascot, Steel Construction Institute. Singer L., 2005. Steel Update Economical Design, Modern Steel Construction, USA. TS EN ISO 6892-1. 2011. Metalik malzemeler - Çekme deneyi - Bölüm 1: Oda Sıcaklığında Deney Metodu, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara. Wald, F., Silva S.L., Moore, D.B, Lennon, T., Chladna, M., Benes, M. and Borges, L., 2006. “Experimental Behaviour of a Steel Structure under Natural Fire”, Fire Safety Journal, 41, pp.509- 522.

36


gövdesi boşluklu kompozit i kirişlerin yangın …Ÿler: ub 610x305x179, 356x171x57, ......

Documents